เอนไซม์ที่ผลิตขึ้นโดยธรรมชาติโดยจุลินทรีย์สามารถย่อยสลายเว็บตรงฝากถอนไม่มีขั้นต่ำโพลิเอทิลีนเทเรพทาเลตหรือ PET (เส้นสีน้ำเงิน) ได้ประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์ เอ็นไซม์ที่ปรับแต่งแล้วสามารถทำลายพลาสติกได้มากกว่า 80 เปอร์เซ็นต์ (เส้นประสีดำ) การเพิ่มปริมาณของเอ็นไซม์จาก 1 มิลลิกรัมต่อกรัมของ PET เป็น 3 มิลลิกรัมทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยทำลาย PET ลงประมาณ 90 เปอร์เซ็นต์
Alain Marty หัวหน้าเจ้าหน้าที่วิทยาศาสตร์ของ Carbios กล่าวว่า
“เอนไซม์นี้เหมือนกับกรรไกรตัดโมเลกุล แต่เพราะมันวิวัฒนาการมาเพื่อย่อยสลายสสารของพืช ไม่ใช่พลาสติก จึงไม่สมบูรณ์แบบ เพื่อทำให้เอ็นไซม์แยกชิ้นส่วน PET ได้ดีขึ้น “เราได้ออกแบบสิ่งที่เราเรียกว่าแอคทีฟไซต์ของเอนไซม์ใหม่” มาร์ตี้กล่าว สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนกรดอะมิโนบางส่วนตามไซต์เชื่อมต่อ PET นั้นสำหรับผู้อื่น
เมื่อนักวิจัยทดสอบเอนไซม์กลายพันธุ์ของพวกเขาบนเกล็ดพลาสติกสีจากขวด PET โดยใช้เอนไซม์ 3 มิลลิกรัมต่อกรัมของ PET ประมาณ 90 เปอร์เซ็นต์ของพลาสติกจะสลายตัวในเวลาประมาณ 10 ชั่วโมง เอ็นไซม์เดิมมีความเร็วสูงสุดประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์ นักวิจัยได้ผลิตขวดพลาสติกใหม่ที่แข็งแรงพอๆ กับขวดพลาสติกโดยใช้โมโนเมอร์ของกรดเทเรฟทาลิกที่ผลิตในกระบวนการดังกล่าว
ขณะนี้ Carbios กำลังสร้างโรงงานใกล้เมืองลียง ประเทศฝรั่งเศส เพื่อเริ่มรีไซเคิล PET ทางเคมีในปลายปีนี้
เงื่อนไขไม่รุนแรง
แต่พลาสติกอื่นๆ เช่น โพลิเอทิลีนและโพลิโพรพิลีน จะย่อยสลายได้ยากกว่ามากผ่านการรีไซเคิลทางเคมี ตัวอย่างเช่น การแยกโมเลกุลโพลีเอทิลีนต้องมีอุณหภูมิสูงกว่า 400 องศาเซลเซียส ที่ความร้อนสูงเช่นนี้ เคมีจะวุ่นวาย โมเลกุลของพลาสติกจะสลายตัวแบบสุ่ม ทำให้เกิดส่วนผสมที่ซับซ้อนของสารประกอบที่สามารถเผาไหม้เป็นเชื้อเพลิงได้ แต่ไม่ได้ใช้เพื่อสร้างวัสดุใหม่
สกอตต์ นักเคมีของ UC Santa Barbara เสนอให้ทำลายพลาสติกที่ทนทานเหล่านี้บางส่วนด้วยวิธีที่ควบคุมได้มากขึ้น ภายใต้สภาวะที่ไม่รุนแรง เพื่อสร้างโมเลกุลที่มีประโยชน์ประเภทอื่นๆ เมื่อไม่นานมานี้ เธอและเพื่อนร่วมงานได้คิดค้นวิธีเปลี่ยนโพลิเอทิลีนให้เป็นสารประกอบอัลคิลลาโรมาติก ซึ่งสามารถใช้เป็นส่วนผสมที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพในแชมพู ผงซักฟอก และผลิตภัณฑ์อื่นๆ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการวางโพลีเอทิลีนไว้ในห้องปฏิกิริยาที่ตั้งค่าไว้ที่ 280 ° C โดยใช้ผงตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีอนุภาคนาโนแพลตตินั่ม
โพลิเอธิลีนเป็นโมเลกุลยาว ซึ่งอะตอมของไฮโดรเจนเชื่อมต่อกับกระดูกสันหลังของคาร์บอนที่สามารถมีอะตอมของคาร์บอนได้หลายพันอะตอม แพลตตินั่มสามารถทำลายพันธะคาร์บอนไฮโดรเจนได้ดี Scott กล่าว “เมื่อคุณทำเช่นนั้น คุณจะสร้างไฮโดรเจนในเครื่องปฏิกรณ์ และตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตตินัมสามารถใช้ไฮโดรเจนเพื่อทำลายพันธะคาร์บอน-คาร์บอน [ในกระดูกสันหลังของโมเลกุล] ดังนั้นมันจึงสับโซ่เป็นชิ้นเล็ก ๆ จริงๆ”
เนื่องจากปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 280° C ที่ค่อนข้างอ่อน มันจึงเกิดขึ้นอย่างเป็นระเบียบ โดยแยกโมเลกุลโพลีเอทิลีนที่ยาวออกเป็นสายที่สั้นกว่าซึ่งแต่ละอันยาวประมาณ 30 คาร์บอน ชิ้นส่วนเหล่านั้นจะจัดเรียงตัวเองเป็นโครงสร้างวงแหวนหกด้านที่มีลักษณะเฉพาะของสารประกอบอัลคิลลาโรมาติก
หลังจากผ่านไป 24 ชั่วโมงในห้องปฏิกิริยา
“ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่เป็นของเหลว และของเหลวส่วนใหญ่เป็นอัลคิลลาโรเมติกส์” สกอตต์กล่าว ในการทดลอง ประมาณ 69 เปอร์เซ็นต์ของพลาสติกในถุงโพลีเอทิลีนความหนาแน่นต่ำถูกแปลงเป็นของเหลว มีการเปลี่ยนฝาขวดโพลีเอทิลีนความหนาแน่นสูงประมาณ 55 เปอร์เซ็นต์ กระบวนการนี้ผลิตก๊าซไฮโดรคาร์บอนเช่นกัน ซึ่งสามารถนำมาใช้เพื่อสร้างความร้อนเพื่อทำปฏิกิริยาที่โรงงานรีไซเคิลได้ Scott กล่าว
สำหรับตอนนี้ นี่เป็นเพียงการสาธิตในห้องปฏิบัติการ และเช่นเดียวกับกลยุทธ์การรีไซเคิลใหม่ๆ มากมาย มันยังห่างไกลจากการค้าขาย และไม่มีการอัปเกรดท่อรีไซเคิลแม้แต่ครั้งเดียวที่จะกำจัดโลกของภูเขาขยะพลาสติกที่กำลังเติบโต “เราต้องการชุดเทคโนโลยีเพื่อตอบสนองความท้าทายนี้” แดเนียลส์แห่งสถาบัน REMADE กล่าว แต่เทคโนโลยีใหม่แต่ละอย่าง ไม่ว่าจะเป็นการมุ่งเน้นที่การทำให้พลาสติกรีไซเคิลได้ง่ายขึ้น หรือเปลี่ยนให้เป็นวัสดุที่มีประโยชน์มากขึ้น สามารถช่วยได้
สร้างมาเพื่อความทนทาน
พลาสติกที่ผลิตในปัจจุบันนี้ไม่ได้ออกแบบมาให้ใช้มากกว่าหนึ่งครั้ง นั่นเป็นสาเหตุที่การรีไซเคิลพลาสติก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในวัสดุที่ดีและใหม่นั้นเป็นเรื่องยาก แต่นักวิจัยกำลังกลับไปที่กระดานวาดภาพเพื่อถามตัวเองว่า “วัสดุรุ่นต่อไปหน้าตาเป็นอย่างไร? คุณออกแบบวัสดุโดยเฉพาะเพื่อไม่ให้ต้องฝังกลบได้อย่างไร” Eric Beckman วิศวกรเคมีแห่งมหาวิทยาลัย Pittsburgh กล่าว “นักเคมีกำลังมองหาว่าคุณสามารถออกแบบพอลิเมอร์ที่แตกสลายตามคำสั่งได้หรือไม่”
การพัฒนาคลาสของพอลิเมอร์รุ่นถัดไปเรียกว่า PDK สำหรับโพลี (ไดคีโทอีนามีน) s ได้รับการรายงานในNature Chemistryในปี 2019 “PDK มีความสามารถในการทำลายพันธะของพวกเขาภายใต้สภาวะที่ค่อนข้างไม่รุนแรง ซึ่งแน่นอนว่ามีความเข้มของพลังงานต่ำกว่ามาก พลาสติกชนิดใดก็ตามที่ใช้อยู่ในสล็อตเว็บตรง , ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ เว็บตรง
